Sismik İzolasyon Sistemleri ve AR-GE Çalışmaları. Doç. Dr. Alp Caner

Transkript

1 Sismik İzolasyon Sistemleri ve AR-GE Çalışmaları Doç. Dr. Alp Caner

2 SismoLab AR-GE Ekibi

3 Ülkelere Göre AR-GE Harcalamaları (Dünya Bankası) % Gayri Safi Milli Hasıla

4 SismoLab AR-GE

5 SismoLab Faaliyet Alanları Deprem Yalıtım Patente Yönelik Yeni Fikirler ve Ürünler Geliştirme Deprem Yalıtım Ürün Testleri AR-GE Bölgesel Deprem Tehlike Analizleri Makro Sentetik Fiber Beton AR-GE Paslanmaz Çelik Uygulamaları AR-GE Hastane ve Köprü Yapıları Sismik İzolasyon Analiz ve Tasarımı Tünel Yangın ve Patlama Dayanıklılığı ARGE

6 SismoLab Testler Tipik Mesnet Testleri (EN1337, AASHTO) Deprem Yalıtım Testleri (bazı kısımları EN 15129, IBC veya AASHTO) Sönüm Eleman Testleri Deprem Sarsma Testleri Yapısal Yangın Testleri - Danışman Yapısal Patlama Testleri - Danışman

7 SismoLab Hedefleri Standartlara uygun şekilde, üreticiden bağımsız test yapabilmektir.

8 Deprem Yalıtım Genel Prensipleri Düşey yönde rijit bir şekilde yük taşırken, yatay yönde esnekliğe sahip olan ve yapının periyotunu uzatarak deprem etkilerinin azalmasını sağlar. Sağladığı sönüm sayesinde alt ve üst yapı arasında göreli yer değiştirmeyi azaltır. Rüzgar ve sıcaklık etkileri altında rijitliğini korur.

9 Binalar Deprem Yalıtım Uygulamaları Binanın ağırlığı: Mevcut sismik izolasyon sistemleri genellikle kütlesi yüksek olan binalarda daha etkili olmaktadır. Yani bina ağırlığının çok düşük olmaması gerekir. Bina periyodu: Sismik izolasyona en uygun binalar periyodu çok düşük olan binalardır. Bu nedenle kat sayısı çok yüksek olmayan binalarda (betonarme binalar için 8-10 katın altında) daha etkili olmaktadır. İzolasyonun temel amacı yapı periyodunu uzatmak olduğundan ( tipik izolasyon uygulamalarında periyot uzaması saniye civarındadır) yüksek periyotlu binalarda izolasyon uygulaması önerilmemektedir. Zemin koşulları: Yüksek periyotlarda büyütme etkisine sahip alüvyon havzaları gibi bölgelerde sismik izolasyon etkili olamamaktadır. İzolasyon en çok kaya veya sert zeminlerde etkili olmaktadır. Yakın saha etkisi: Faylara çok yakın yapılarda yakın saha etkisi nedeniyle yüksek hıza sahip yer hareketleri meydana geleceği için, bu tür yapılarda izolasyon maliyeti çok yüksek olabilmektedir. Yapı geometrisi ve konumu: İzolasyon düzlemi seviyesinde bina çevresinde boş alanlara ihtiyaç vardır. İhtiyaç duyulan bu mesafe düşük ve orta büyüklükteki depremler için 100 mm den başlayarak büyük depremlerde 1m ye çıkabilmektedir. Bunun yanı sıra, izolasyon seviyesinin hemen üzerinde yüklerin dağıtılması için bir diyaframa ihtiyaç olduğundan izolasyon için en ideal binalar bodrum katı olan binalardır. Yapısal sistem narinlik oranı: İzolasyon sistemlerinde çekme yaratmayacak uzunluk-yükseklik oranına sahip binalar tercih edilmelidir. Bu nedenle, sismik izolasyon çok narin çekme elemanlarına sahip binalarda pek uygulanmamaktadır.

10 Köprülerde Tepki Spektrumu ve Hedef Değerler

11 Bina ve Köprü Tasarımında Farklılıklar Açıklama Bina Köprü Yapı Tasarımı 475 sene tekerrür süreli deprem, R= sene tekerrür süreli deprem, R= 1.5 kolon moment Deprem Yalıtımı 2475 sene tekerrür süreli deprem 2475 sene tekerrür süreli deprem Hareketler Yatay Yönde Açık Köprü enine yönünde köprü yürümemesi için tutulur. Kullanım Durumunda Gerekir ise deprem durumunda kırılacak hareket tutucular kullanılabilir. Gerekir ise deprem durumunda kırılacak hareket tutucular kullanılabilir.

12 Deprem Yalıtım Sistemi Her Zaman Aynı Davranmayabilir. Hedeflenen Çevre Etkileri, Sıcaklık Etkileri, Yatay Kuvvet Hızı ve Yaşlanma ile Görülen Değişkenlik Testler arasında aynı grup içinde %20 ye varan değişimler kabul edilebilmektedir.

13 Deprem Yalıtım Tipleri ve Bazı Bilinmesi Gereken Hususlar Açıklama Kurşun Çekirdekli Sürtünme Sarkacı Bilyeli Kauçuk Sönüm Kurşun çapına ve akma dayanıma ve kauçuğa bağlı Üzerindeki eksenel yüke bağlı, boşa çıkması durumunda 0 olabilir. Aşınma Gerek yok Özel aşınma testi gerekiyor (toplam 2000 m hareket) Üzerindeki eksenel yüke ve kauçuğa bağlı, çekmeye çalıştığından kauçuk sönümlemesi geçerli. Gerek yok Ankraj Bağlantısı Arası Pozitif bağlantı Yer çekimi Pozitif bağlantı Göreceli Yapısal Oturma Bakım ve Onarım Deprem Sonrası Durum Düşey Yük Basınç Gerilmeleri Çekme alabilir. (2 MPa- EN15129) Paslanmaz. Haşereler yiyebiir Kurşun ısınarak önemli derecede kauçuğa zarar verebilir. Basınç altında yük dağılımı sürtünme sarkacına göre daha yaygındır Çekmeye çalışmaz. Boşa çıkması durumunda genel yapısal davranış değişir. Lab ortamında yapılan sarsma deneylerinde gözlemlenmiştir Paslanabilir, çanak kuş pisliği veya diğer malzemeler ile dolabilir. Aşınma olabilir. PTFE yüzeyinde önemli derecede kayıp olabilir. Yükün küçük küreler ile transfer edilmesi durumunda bağlı olduğu beton basınç dayanımı aşılabilir. Çekme alabilir Paslanmaz. Haşereler yiyebilir. Isınma sorunu aradaki hava boşluklarından kontrol alındadır ve kauçuk zarar görmemektedir Basınç altında yük dağılımı sürtünme sarkacına göre daha yaygındır

14 Dikkat Edilmesi Gerekenler Test Sonrası Kurşun Çekirdek Isınması Test Sonrası PTFE Aşınması (WCEE 2012)

15 Bilyeli Kauçuk Deprem Yalıtım Sistemi (BRB) Döngüsel Test

16 Döngüsel Test BRB Test Boş Test Sönüm = %22 Düşey Yük = 200 Ton Qd = 0.05 W Düşey Yük = 200 Ton Qd = 0.02 W

17 BRB Soğukluk, Sıcaklık Testleri Sıcaklık düştükçe sönümleme kapasitesi artmaktadır.

18 BRB Deprem Test Hızı Davranış Etkisi Hızın günlere yayılması durumunda özellikle LRB sistemler çok düşük direnç gösterebilmektedir.

19 Sürtünme Esaslı Sistemlerde Sürtünme Eksenel Yüke ve Test Hızına Bağlı (MCEER Raporu) Deprem sırasında eksenel yük sabit değildir.

20 JFK Havalimanı Air Train Uygulaması Parsons Brinckerhoff, New York

21 Ankara AFAD Binası Uygulaması (Tasarım Destek, Testler, Yerli Üretim)

22 Tasarımdan Yapıma Geçen Süreç Avan Proje : (1-2 ay) Yapısal taşıyıcı sistem seçimi, bölgesel deprem tehlikesi risk analizi ve deprem yalıtım özelliklerinin belirlenmesi İhale: (3-4 ay) Avan proje üzerinden ihaleye çıkılması ve maliyetlerin belirlenmesi Deprem Yalıtım Seçimi (1-2 ay) : Yapım başlamadan deprem yalıtımının seçiminin yapılması gerekmektedir. Bu sistemler temel seviyesine yerleştirildiklerinden yapımda herhangi bir gecikmeye sebebiyet vermemek için üreticinin çok önceden belirlenmesi gerekir. Üretim (6-8 ay) : Üretici belirlendikten sonra geçen süreçtir. Deprem Yalıtım Testleri (3-4 ay): Önceden sıra almak koşulu ile yapılan testlerdir. Prototip ve üretim olarak ikiye ayrılmaktadır. Montaj aşaması (1-2 ay) Montaj aşamasında üst yapı betonu dökülmeden sistemin betona nasıl ankre edileceği belirlenmelidir. Bina yapımı sırasında deprem yalıtımına yük verilip verilmeyeceği veya askıya alınıp alınmayacağı kararlaştırılmalıdır.

23 Teşekkürler ve Mutluluklar